Phương án khoan ngầm robot để lắp đặt đường ống dẫn nước cho hội chợ triễn lãm

Công nghệ khoan ngầm robot trong lắp đặt đường ống dẫn nước phục vụ Hội chợ – Triển lãm

 Bối cảnh ứng dụng công nghệ khoan ngầm robot

Trong các dự án hội chợ, triển lãm – nơi lượng khách tham quan, gian hàng và hệ thống hạ tầng tạm thời tăng đột biến – nhu cầu lắp đặt đường ống cấp nước – thoát nước – phòng cháy trở nên cấp thiết. Tuy nhiên, việc đào mở mặt bằng truyền thống:

• Làm gián đoạn giao thông, lưu thông nội bộ hội chợ
• Gây bụi, tiếng ồn, ảnh hưởng an toàn cháy nổ
• Gây mất mỹ quan và ảnh hưởng các kết cấu sàn đã hoàn thiện
• Không phù hợp khu vực có bố trí hệ thống điện – viễn thông – hạ tầng ngầm dày đặc

Vì vậy, các chủ đầu tư lớn (Trung tâm hội nghị, trung tâm triển lãm quốc tế, khu sự kiện tạm thời) ưu tiên sử dụng công nghệ khoan ngầm robot, cụ thể là:

1. Khoan ngang định hướng HDD (Horizontal Directional Drilling)
2. Đào vi mô Micro-Tunneling (MT – Micro Tunnel Boring Machine)

Đây là hai công nghệ hiện đại nhất hiện nay để xây dựng tuyến ống ngầm mà không tác động đến mặt đất phía trên, đảm bảo thi công nhanh, an toàn và sạch.

 Công nghệ khoan ngang điều khiển HDD trong dự án cấp nước hội chợ

2.1. Nguyên lý vận hành

HDD sử dụng một máy khoan dẫn hướng được điều khiển bằng tín hiệu radio/điện từ. Robot khoan nằm dưới đất, được mũi khoan dẫn hướng kéo đi theo quỹ đạo được thiết kế từ trước, sau đó mở rộng đường hầm và kéo ống dẫn nước vào.

Ba giai đoạn chính:

1. Khoan mồi (Pilot Hole)
2. Khoan mở rộng (Reaming)
3. Kéo ống (Pull-back)

2.2. Ưu điểm khi áp dụng trong khu hội chợ – triển lãm

• Không đào bới → giữ nguyên mặt bằng sự kiện, không ảnh hưởng gian hàng
• Thời gian thi công nhanh, phù hợp tiến độ gấp của hội chợ
• Không gây tiếng ồn lớn, thân thiện môi trường
• An toàn cho công trình điện – cáp viễn thông hiện hữu
• Lắp đặt được nhiều loại ống: HDPE, PVC, uPVC, thép, PPR…

2.3. Các ứng dụng phổ biến

HDD thường được dùng để lắp đặt:

• Tuyến cấp nước sạch (ống HDPE D63 – D225)
• Tuyến thoát nước tạm (ống D160 – D315)
• Ống cấp nước PCCC vòng quanh khu triển lãm
• Tuyến cấp nước và cáp điện ngầm kết hợp

2.4. Đặc tính kỹ thuật trong robot khoan HDD

Robot khoan HDD được tích hợp:

• Bộ phát tín hiệu định vị (Transmitter)
• Cảm biến đo góc, độ sâu, độ nghiêng
• Khớp xoay bảo vệ ống
• Dẫn hướng bằng đầu khoan hợp kim

Đối với khu hội chợ, độ sâu thi công thường nằm trong khoảng 0,8 – 1,5 m, tùy theo mật độ công trình ngầm.

 Công nghệ đào vi mô – Micro-Tunneling (MT)

3.1. Nguyên lý công nghệ

Micro-Tunneling sử dụng robot đào hầm cỡ nhỏ, điều khiển bằng hệ thống thủy lực – laser, tạo ra đường hầm có tiết diện chính xác (Ø300–1000 mm). Sau khi robot cắt đất, ống dẫn nước hoặc ống bê tông sẽ được kích – đẩy từ giếng kích vào tuyến hầm.

3.2. Ưu điểm

• Độ chính xác ±5 mm, phù hợp dự án cần tuyến ống cấp nước chính xác tuyệt đối
• Thi công trong môi trường nền yếu, bùn, cát pha
• Vượt qua được tuyến đường lớn, khu sàn đá granite, bê tông, không gây nứt vỡ bề mặt
• Phù hợp khu vực có mật độ cáp ngầm cao
• Không cần người trực tiếp xuống hố, đảm bảo an toàn

3.3. Ứng dụng trong hạ tầng hội chợ

Micro-Tunneling được dùng cho:

• Tuyến ống cấp nước chính D315 – D500
• Tuyến thoát nước thải hội chợ, đường kính lớn D600 – D800
• Ống PCCC áp lực cao
• Tuyến ống xuyên dưới khu gian hàng cố định, đường nội bộ, bãi đỗ xe

3.4. Giếng kích – giếng thu

Trong hội chợ – triển lãm, giếng kích thường được làm tạm thời:

• Thành giếng thép
• Sàn thép tổ hợp
• Kết cấu modul có thể tháo lắp nhanh
• Thời gian thi công 2–3 ngày/giếng

So sánh HDD và Micro-Tunneling trong ứng dụng hội chợ – triển lãm

Tiêu chí	HDD	Micro-Tunneling
Mức độ chính xác	±10 cm	±5 mm
Đường kính thi công	D63 – D500	D300 – D1000
Địa chất phù hợp	Cát, sét, đất pha	Bùn, sét, đất mềm
Tốc độ thi công	Nhanh	Chậm hơn
Chi phí	Thấp – trung bình	Cao
Dùng cho	Cấp nước, điện, viễn thông	Ống lớn: thoát nước, PCCC

Việc lựa chọn loại công nghệ phụ thuộc:

• Hạng mục ống nước cần lắp
• Yêu cầu chính xác
• Khu vực có cho phép đào giếng kích hay không
• Điều kiện địa chất nền

Quy trình thi công khoan ngầm robot tiêu chuẩn

5.1. Khảo sát – định tuyến

• Khảo sát địa chất bằng khoan tay, GPR (Ground Penetrating Radar)
• Dò tìm hạ tầng ngầm: điện – nước – viễn thông
• Lập tuyến khoan tránh công trình quan trọng
• Ban hành bản vẽ thi công shop-drawing

5.2. Thi công

(a) Đối với HDD

• Định vị mũi khoan
• Khoan dẫn hướng
• Khoan mở rộng
• Kéo ống HDPE/PVC
• Kiểm tra lực kéo – độ cong

(b) Đối với Micro-Tunneling

• Đào giếng kích – giếng thu
• Hạ robot đào MTBM
• Điều khiển bằng laser
• Kích đẩy ống từng đoạn
• Thu gom bùn thải
• Kiểm tra độ thẳng

5.3. Kiểm tra – nghiệm thu

• Kiểm tra áp lực ống nước
• Kiểm tra độ kín khớp nối
• Nội soi đường hầm
• Lập biên bản nghiệm thu từng đoạn
• Hoàn trả mặt bằng hội chợ – triển lãm

 An toàn thi công theo tiêu chuẩn hội chợ – triển lãm

Thi công trong khu vực hội chợ có yêu cầu an toàn đặc biệt:

• Thi công ban đêm để tránh ảnh hưởng hoạt động
• Tiếng ồn ≤ 60 dB
• Không để vật liệu rơi vãi gây trơn trượt
• Không làm hư hỏng hệ thống chiếu sáng sân – đường
• Yêu cầu kiểm soát bụi, bùn thải nghiêm ngặt
• Thiết lập hàng rào – biển cảnh báo 24/24
• Tuân thủ QCVN 07:2010/BXD, QCVN 07:2009/BTNMT

Ưu điểm của công nghệ khoan ngầm robot trong hội chợ – triển lãm

1. Thi công nhanh – sạch – không phá vỡ kết cấu mặt bằng
2. An toàn tuyệt đối cho người tham quan và gian hàng
3. Không ảnh hưởng hoạt động của sự kiện
4. Có thể lắp ống nước tạm và ống nước cố định
5. Đảm bảo tiêu chuẩn cấp nước liên tục, ổn định
6. Tiết kiệm chi phí tái lập mặt bằng
7. Phù hợp cho sự kiện trong nhà và ngoài trời

Công nghệ khoan ngầm robot HDD và Micro-Tunneling đang trở thành giải pháp tối ưu thiết lập hệ thống cấp nước – thoát nước – PCCC cho hội chợ và triển lãm hiện đại. Hai công nghệ này giúp thi công không xâm lấn, đảm bảo tốc độ – an toàn – mỹ quan – độ chính xác, phù hợp xu hướng xây dựng hạ tầng sự kiện chuyên nghiệp.

Với ưu thế vượt trội về kỹ thuật và tính linh hoạt, khoan ngầm robot không chỉ sử dụng trong hội chợ mà còn được áp dụng rộng rãi trong:

• Khu đô thị – khu công nghiệp
• Tuyến ống cấp nước – thoát nước
• Lắp đặt tuyến điện – viễn thông
• Công trình ngầm tại khu vực lưu lượng giao thông cao

Đây chính là công nghệ nền tảng cho các đô thị – khu triển lãm – khu sự kiện thông minh trong tương lai.

Ở tất cả các thành phố trên thế giới đều có các đường ống ngầm đã hết thời gian sử dụng. Sự vỡ của chúng là điều kiện tiên quyết để xảy ra các vấn đề không thể chấp nhận được như thất thoát nước hoặc ô nhiễm đất do rò rỉ nước thải từ các đường ống thoát nước. Thông thường cơ sở hạ tầng lâu đời nhất là ở các khu đô thị đắt đỏ, đông dân cư.

Chi phí thay thế hay lắp đặt mới các đường ống này thường rất cao, và không phải lúc nào xã hội cũng chấp nhận việc gián đoạn các dịch vụ cấp nước và vệ sinh để sửa chữa. Tuy nhiên, các công nghệ khoan ngầm robot để phục hồi nguồn nước giải quyết những vấn đề này bằng cách cho phép việc khôi phục chúng được thực hiện với các hoạt động khai quật tối thiểu.

 

Các kỹ thuật cải tạo đường ống bị hư hỏng có thể được phân thành hai nhóm - phi công trình và công trình. Phục hồi phi công trình liên quan đến việc sửa chữa các đường ống để ngăn chặn sự xuống cấp thêm. Ví dụ điển hình của việc cải tạo đó là lớp phủ epoxy và trám khe nứt. Phục hồi kết cấu bao gồm lớp lót để đổi mới kết cấu và năng lực thủy lực của đường ống.

Vài thập kỷ qua đã chứng kiến ​​sự tiến bộ vượt bậc trong việc phát triển các tấm ốp có hiệu quả cao, đồng thời tiết kiệm chi phí và dễ ứng dụng. Các kỹ thuật mới cho lớp lót kết cấu của các đường ống lớn đã tồn tại.

Trong quá khứ, những đường ống như vậy là thách thức lớn đối với các công ty cấp nước, thường phải sửa chữa trong thời gian ngắn cho đến khi nguy cơ làm hỏng đường ống trở nên quá cao. Ngoài ra còn có các hệ thống hiệu quả và tiết kiệm chi phí để lót đường ống phục vụ nhà ở, giúp giảm thiểu nhu cầu cho các hoạt động đào.

Ống trong ống

Công nghệ nối ống là cách đơn giản nhất để cải tạo đường ống. Nó liên quan đến việc đẩy hoặc kéo một đường ống mới vào đường ống cũ. Khái niệm sử dụng hai hố đào nhỏ để đặt đường ống mới trong đường ống cũ đã được thiết lập và trong những năm qua nó đã được áp dụng cho các loại đường ống khác nhau - đất sét, bê tông cốt thép và các loại khác. Mặc dù hầu như bất kỳ vật liệu nào cũng có thể được sử dụng cho đường ống mới, nhưng ngày nay polyetylen là sự lựa chọn phổ biến nhất, đặc biệt là đối với các đường ống có đường kính nhỏ hơn.

Điều này là do vật liệu được sử dụng rộng rãi trong cấp nước, có khả năng chống mài mòn tương đối và đủ dẻo để cho phép uốn cong nhẹ trong quá trình lắp đặt. Ngoài ra, nó cung cấp khả năng kết nối các đoạn ngắn của đường ống trước khi đặt nó vào đường ống cũ bằng cơ cấu bản vẽ. Trong hầu hết các trường hợp, để đảm bảo độ ổn định, khoảng trống giữa hai ống cần được lấp đầy bằng vữa xi măng.

Việc giảm diện tích mặt cắt ngang có thể là đáng kể, đặc biệt nếu đường kính của ống phải giảm do các biến dạng và các mối nối bị dịch chuyển trong đường ống cũ. Do những hạn chế này, ví dụ như phương pháp nối ống trong ống không còn phổ biến như phương pháp ống quấn xoắn ốc, nhưng vẫn có thể là giải pháp tốt nhất cho một số trường hợp nhất định.

Trong số những ưu điểm của công nghệ lắp đặt đường ống ngầm này là nó có thể áp dụng cho nhiều loại ống và đường kính khác nhau, và quá trình này tương đối rẻ và dễ dàng. Nhược điểm là đường kính trong bị hao hụt đáng kể, phải đào hai trục cho đường ống và cơ cấu kéo. Ngoài ra, nếu yêu cầu phục hồi các khớp bên thì phải đào và xây lại.

 

Ốp với chất làm cứng tại chỗ

Đóng rắn tại chỗ là một giải pháp thay thế cho công nghệ từ ống sang ống đã được sử dụng trên toàn thế giới trong hơn 30 năm. Có một số biến thể của phương pháp này, phương pháp phổ biến là sử dụng ống dệt tẩm nhựa polyester hoặc nhựa epoxy. Nó được đưa vào đường ống hiện có và dính vào các bức tường của nó do nước nóng hoặc hơi nước đi qua nó. Theo một số phương án của phương pháp đóng rắn, ánh sáng tử ngoại được sử dụng.

Hệ thống đóng rắn tại chỗ cung cấp sự phù hợp chặt chẽ giữa hai đường ống và độ bền kết cấu cao của đường ống với các tải trọng khác nhau. Ví dụ, các lớp lót tăng cứng tại chỗ có thể được thiết kế để phù hợp với bất kỳ hình dạng nào của đường ống, làm cho chúng phù hợp để lót các đường ống có tiết diện hình elip.

Đôi khi một vật liệu được sử dụng có thể co giãn ở một mức độ nào đó và có thể cho phép các biến thể nhỏ về mặt cắt ngang. Bởi vì các lớp lót mềm dẻo trước khi đóng rắn và bám chặt vào đường ống hiện có dưới áp lực, nên việc đo chính xác chu vi bên trong của đường ống là rất quan trọng. Sau khi đặt lớp phủ, các mối nối bên có thể được mở lại từ xa và trong quá trình lắp đặt, phải tránh lượng nhựa quá nhiều gây ra các sai lệch.

Công nghệ đặt đường ống ngầm này yêu cầu đường ống hiện tại không được vận hành trong quá trình lắp đặt và bảo dưỡng. Đối với các đường ống tự chảy, nơi có tốc độ dòng chảy rất thấp, có thể đặt lớp bọc trong khi đường ống đang sử dụng. Tuy nhiên, trong các trường hợp khác, cần phải chuyển hướng dòng chảy hoặc bơm.

Mặc dù chúng được sử dụng chủ yếu cho các đường ống mà con người không thể đi vào, nhưng một số hệ thống đóng rắn bằng cách làm cứng tại chỗ có thể phù hợp cho việc cải tạo các đường ống cống có đường kính lớn. Những hạn chế chính của phương pháp này liên quan đến độ dày của lớp phủ, trọng lượng và chi phí của nó.

Chuẩn bị kỹ lưỡng là chìa khóa thành công của quá trình phục hồi chức năng thông qua việc làm cứng tại chỗ. Các yếu tố sau đây cần được tính đến khi lập kế hoạch quy trình: phải loại bỏ các kết nối cản trở và loại bỏ các cặn cứng; làm sạch hoàn toàn đường ống khỏi dầu mỡ và cặn bẩn là cần thiết; nếu tấm ốp sẽ có mặt cắt ngang hình tròn, có thể cần phải thực hiện việc ốp sơ bộ trước khi đặt nó; Cần bố trí chuyển hướng dòng chảy hoặc bỏ qua bơm nước trong quá trình lắp đặt và bảo dưỡng.

Khi nhựa polyester được sử dụng, hơi styren sẽ thoát ra trong quá trình đóng rắn, điều này đòi hỏi hệ thống thông gió đầy đủ tại vị trí lắp đặt.

Hầu hết các ống lót đường ống dẫn nước trọng lực có thể chịu nhiệt được làm bằng vải không dệt tẩm nhựa polyester. Vật liệu tổng hợp như nỉ và sợi thủy tinh đôi khi được sử dụng cho mục đích này. Thành phần của nhựa có thể được điều chỉnh để phù hợp với các chế độ đóng rắn khác nhau và các đặc tính của dòng nước.

Bề mặt bên ngoài của tấm ốp thường được bao phủ bởi một lớp màng polyester, polyethylene, PVC hoặc polyurethane, tùy thuộc vào ứng dụng. Màng này có một số chức năng - nó giữ lại nhựa trong quá trình ngâm tẩm và vận chuyển, giữ nước (hoặc không khí) trong quá trình đảo chiều và cung cấp bề mặt bên trong hiệu quả thủy lực với hệ số ma sát thấp.

Việc ngâm tẩm thường được thực hiện trong điều kiện nhà máy trong điều kiện chân không để đạt được sự phân bố đều của nhựa. Tùy thuộc vào đặc tính của nhựa, lớp lót có thể được vận chuyển đến vị trí phục hồi trong xe lạnh để tránh đóng rắn trước.

Các ưu điểm của phương pháp bao gồm: độ bám dính chặt chẽ của tấm ốp vào đường ống hiện có, hạn chế tối đa việc mất tiết diện; không cần khai quật quy mô lớn; nó thích hợp cho các đường ống có hình dạng mặt cắt khác nhau; xử lý hầu hết các đường cong của đường ống.

Nhược điểm của phương pháp bảo dưỡng tại chỗ có thể là cần bơm nhánh, hạn chế khả năng phục hồi các đường ống nước có đường kính khác nhau và nguy cơ gấp vật liệu trong trường hợp không đủ lớp phủ trước.

Ống quấn xoắn ốc

Công nghệ này liên quan đến việc đặt một dải PVC trong đường ống, được quấn theo hình xoắn ốc bằng một máy đặc biệt nằm ở dưới cùng của trục kiểm tra hiện có. Các mép của băng có các phần tử khóa đặc biệt, trong quá trình cuộn xoắn của băng sẽ tạo thành một lớp lót liên tục trong đường ống cũ. Bằng một quá trình cơ học, lớp lót mở rộng một cách xuyên tâm cho đến khi nó dính chặt vào thành ống dẫn.

Phương pháp phục hồi này thích hợp cho các đường ống có đường kính trong từ 150 đến 750 mm. Trên thị trường có nhiều loại băng nhựa có độ cứng khác nhau để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật về cấu trúc.

Quá trình cải tạo sử dụng công nghệ này bắt đầu bằng việc làm sạch đường ống dẫn cặn và kiểm tra bằng camera quan sát. Tất cả các sai lệch bên cần được lưu ý. Máy cuộn xoắn ốc được hạ xuống dưới cùng của trục kiểm tra, và băng PVC được đưa vào phần trên của nó.

Biên dạng được quấn theo hình xoắn ốc với đường kính nhỏ hơn đường kính của đường ống, các cạnh được khóa lại và do đó duy trì đường kính mong muốn. Cuộn dây dừng khi dây quấn đến trục kiểm tra tiếp theo. Sau đó tiến hành cắt các phần tử khóa và mở rộng băng keo để nó bám chặt vào thành đường ống. Các cạnh của tấm ốp được bịt kín bằng nhựa epoxy ở cả hai hố ga để chúng được làm nhẵn hoàn toàn so với đường ống.

Các sai lệch bên có thể được sửa chữa ngay lập tức với sự trợ giúp của robot cắt.

Với công nghệ ống cuộn xoắn ốc, việc phục hồi đường ống nhanh hơn so với bất kỳ phương pháp nào khác và hiếm khi cần phải bơm đường ống. Chất lượng của lớp phủ là không đổi và không phụ thuộc vào quá trình xử lý nhiệt hoặc làm cứng thành công của nó. Nhược điểm của phương pháp này bao gồm không áp dụng được đối với các đường ống có mặt cắt hình elip và khả năng bọc lót xung quanh các đường cong của đường ống bị hạn chế.

 

Công nghệ khoan ngầm robot để đặt đường ống nước mới

Trường hợp hệ thống cấp nước bị hư hỏng đến mức không thể phục hồi hay cần lắp đặt đường ống dẫn thì phải đặt đường ống mới. Với không gian ngày càng hạn chế để xây dựng cơ sở hạ tầng cấp thoát nước, phương án khoan ngầm robot để lắp đặt đường ống dẫn nước cho hội chợ triễn lãm đang trở nên phổ biến hơn. Ngoài việc dày đặc công trình, nguyên nhân khiến việc tìm kiếm các giải pháp “vô hình” cho việc xây dựng đường ống cấp thoát nước là do giao thông ở các thành phố lớn.

Các công nghệ khoan ngầm robot lắp đặt đường ống dẫn nước cho hội chợ triễn lãm được sử dụng phổ biến nhất để xây dựng cơ sở hạ tầng đường ống dẫn nước mới là hai công nghệ khoan ngang có thể điều khiển và đào đường ngầm vi mô. Khoan ngang có kiểm soát bao gồm ba giai đoạn. Trong giai đoạn đầu, một đầu khoan thí điểm sẽ khoan từ lần đào đầu tiên đến lần đào cuối cùng theo một quỹ đạo định trước.

Giai đoạn thứ hai liên quan đến việc mở rộng giếng, và thứ ba - đặt đường ống mới. Tuy nhiên, khoan ngang có kiểm soát chỉ áp dụng cho các đường ống có cường độ cao.

Microtunnelling là việc lắp đặt một đường ống mới trong một đường hầm được đào bằng cách sử dụng một máy siêu nhỏ bao gồm một đầu khoan và một máy ép thủy lực. Khoảng cách giữa lần đào đầu tiên và lần đào cuối cùng có thể đạt 2000 mét hoặc hơn, tùy thuộc vào đường kính danh nghĩa, địa chất và vật liệu của đường ống. Sau khi lắp đặt đoạn đầu tiên của đường ống, máy ép thủy lực được co lại và hạ một đường ống mới xuống, quá trình này tiếp tục cho đến khi đạt đến trục cuối cùng.

 

 

CÔNG TY CP TƯ VẤN ĐẦU TƯ & THIẾT KẾ XÂY DỰNG MINH PHƯƠNG

Địa chỉ: Số 28B Mai Thị Lựu, Phường Đa Kao, Q.1, TPHCM

Hotline:  0903649782 - (028) 3514 6426

Email: nguyenthanhmp156@gmail.com